B-КАРОТИН И БАДы НА ЕГО ОСНОВЕ

b-Каротин (провитамин А) — природный антиоксидант, защищающий клетки организма от вредного воздействия свободных радикалов, позволяет повышать пищевую ценность продуктов.

 Создание и использование в рационе питания пищевых добавок, содержащих b-каротин, обладающих лечебно-профилактическим действием, позволяет повысить уровень адаптационной защиты организма от воздействия неблагоприятных факторов окружающей среды на организм человека и снизить риск возникновения злокачественных новообразований.

b-Каротин широко известен и давно применяется для придания кондитерским, хлебобулочным изделиям, напиткам и другим пищевым продуктам окраски, стабильной при воздействии высоких температур и света в широком диапазоне рН.

Для этой цели может быть использован b-каротин, как выделяемый из природных источников, так и производимый промышленным способом: путем микробиологического или химического синтеза.

Интерес к b-каротину как продукту микробиологического синтеза понятен: это предшественник витамина А. b-Каротин становится активным только после превращения в витамин А. В настоящее время более вероятным следует считать гидролитический путь распада b-каротина на две молекулы витамина А-альдегида. Реакция носит диоксигеназный характер и происходит между молекулярным кислородом и двумя углеродными атомами b-каротина в положении 15—15' с последующим разрывом центральной двойной связи. Катализирует этот процесс каротиндиоксигеназа, обнаруженная в слизистой оболочке кишечника.

Витамин А выполняет в организме многие функции. Он необходим, например, для поддержания нормального состояния слизистых оболочек дыхательного и пищеварительного тракта человека. Недостаток витамина А в питании детей задерживает их рост.

Из-за крайне плохой растворимости и нестабильности кристаллический b-каротин в пищевой промышленности практически не используется и выпускается для этих целей в виде более удоб­ных форм: масляных растворов и дисперсий.

В настоящее время разработан и реализуется промышленный микробиологический способ получения b-каротина на основе культивирования микроскопического гриба Blakeslea trispora (штаммы ±8-А), полученного в селекционной лаборатории Екатеринбургского завода медпрепаратов. Принципиальная технологическая схема производства масляного раствора b-каротина представлена на рисунке 24.2.

В качестве посевного материала используют взвесь в воде 7-суточных спор (+), (-) форм гриба. Посевной материл выращивают на качалках при 28...30*С в течение 44—48 ч. Состав питательной среды, %: соевая мука — 4,7; кукурузная мука — 2,3; КН2Р04 — 0,05; витамин В1 — 0,0002. Соевую и кукурузную муку предварительно гидролизуют в 0,1 н. Н20SO4 в течение 30—45 мин при 120 *С.

Регламентная (производственная) среда имеет следующий состав, %: соевая мука — 4,0; кукурузная мука — 1,7; подсолнечное масло — 4,0; КН2Р04 — 0,05; витамин В1 — 0,0002.

После 40—44 ч ферментации вводят растворы 0,15%-го b-ионона и 0,04%-го сантохина. Выход каротина через 72 ч роста при рН 6,2—6,7 и температуре 28...30*С составляет 1—2 г/дм3среды.

Каротин из сухой биомассы экстрагируют ацетоном в процессе ее разрушения.

Недостатками масляных форм b-каротина следует считать ограниченное применение при витаминизации пищевых продуктов (плохая растворимость, нестабильность, непригодность для продуктов с ограниченным или исключающим использованием жира или масла в рецептуре), а для b-каротина, полученного химическим синтезом, — и высокую стоимость.

Сотрудниками Института питания РАМН и МГУПП разработа­на технология получения конкурентоспособного водорастворимого препарата b-каротина на основе отечественного сырья — 30%-й пасты b-каротина, полученной микробиологическим синтезом. Принципиальная схема получения водорастворимого препарата включает следующие стадии (рис. 24.3): подготовку и измельчение

носителя, приготовление водно-спиртовых растворов стабилизаторов, перемешивание компонентов, сушку и упаковку препарата. В качестве носителя, обладающего способностью впитывать масляную фазу раствора b-каротина, используют лактозу, в качестве стабилизаторов — пектины и аскорбиновую кислоту в концентрациях 4 и 2,5 % соответственно.

Характеристика полученного препарата b-каротина представлена в таблице 24.2.

 

Наиболее эффективным антиоксидантом для стабилизации b-каротина в его водорастворимой форме являются ионон в концентрации 0,2 внесенный в виде водно-спиртового раствора, и композиция стабилизаторов из ионона и КМЦ, обеспечивающая сохранность b-каротина в течение 6 мес хранения.

Пектин в его водорастворимой форме и аскорбиновая кислота обеспечивают высокую степень сохранности b-каротина — 80 % по истечении 6 мес хранения и 60 % — 9 мес. Возможна полная замена ионона на комплекс стабилизаторов из пектина и аскорбиновой кислоты в соотношении 4 г/100 г и 2,5 мг/100 г соответственно.

Исследование возможности витаминизации молочных и молочнокислых продуктов, мармеладно-пастильных изделий и продуктов переработки растительного сырья b-каротином показало, что внесение препарата b-каротина в количестве 2,5 мг/200 см3 молочного продукта и 5 мг/100 г мармелада обеспечивает 50% суточной потребности человека. Препарат b-каротина не оказывает отрицательного влияния на микрофлору молочнокислых продуктов. Для сбивных пастильных изделий препарат рекомендован в качестве пищевого красителя.

Разработаны рецептуры сухих концентратов безалкогольных напитков, содержащих сахарный сироп, аскорбиновую и лимонную кислоты, ароматические эссенции, кристаллическую молочную сыворотку, пектин, обогащенных b-каротином (2,7—5,0 мг/100 г). Проведенные клинические испытания показали, что употребление витаминизированных напитков оказывает положительное влияние на обеспеченность организма как b-каротином, так и аскорбиновой кислотой.

В РФ разработана добавка «Ветерон», представляющая собой 2%-й водный раствор b-каротина с витаминами С и Е. Это эффективное профилактическое средство, укрепляет иммунную систему, повышает адаптационные возможности человека, играет профилактическую роль при онкологических и желудочно-кишечных заболеваниях, оказывает антиокислительное, радиозащитное и иммуностимулирующее действие.

Новая биологически активная пищевая добавка «Каротин липосомальный», в состав которой входят а-токоферол и природные фосфолипиды, обладает возможностями широкого лечебно-про­филактического применения. Природные фосфолипиды восстанавливают разрушенные клетки, связывают токсины, удаляют холестерин, обладают бактерицидными свойствами.

На основе b-каротина разработана пищевая добавка для профилактики йодного дефицита, содержащая одну или несколько йодированных ненасыщенных жирных кислот (олеиновую, лино- левую, линоленовую, арахидоновую и др.) в свободном или связанном состоянии в комбинации с частично или полностью йодированными ретинолом и каротином. Добавка содержит суточные профилактические дозы Йода (10—500 мг), витамин А (0,1—2 мг) и/или витамин Е (не более 1 мг).

Рекомендуемая суточная доза b-каротина составляет для взрослых 6 мг, для детей 2—3 мг.

Создание и использование в рационе питания БАД, содержащих не только каротиноиды, но и убихиноны, полиненасыщенные жирные кислоты, некоторые фосфолипиды и витамины группы D, позволяют повысить уровень адаптационной защиты организма к воздействию неблагоприятных факторов окружающей среды и снизить риск развития злокачественных новообразований и ряда других опасных заболеваний. Доказательством этому служит все более пристальное внимание ученых многих индустриально развитых стран к этом биологически активным веществам липидной природы, и, как следствие этого, разработка и создание технологий, позволяющих получать каротиноиды, убихиноны, полиненасыщенные жирные кислоты, фосфолипиды и витамины группы D методами химического синтеза, экстракцией из животных и растительных тканей или биотехнологическими методами. Последние, по мнению большинства специалистов, являются наиболее перспективными.

Российскими специалистами предложены биотехнологические методы получения высших гомологов убихинона из липидов дрожжей рода Candida и из биомассы бактерий Gluconobacter. Для одновременного получения эргостерина и убихинона предложены способы использования дрожжей рода Candida и некоторых других микроорганизмов.

Сотрудниками ГосНИИсинтезбелок разработана технология комплексной переработки биомассы гриба Blakeslea trispora, позволяющая получать в едином технологическом процессе несколько ценных целевых продуктов: b-каротин, убихиноны, эргостерин, фосфолипиды, полиненасыщенные жирные кислоты. Принципиальная технологическая схема процесса представлена на рисунке 24.4.

Установлены следующие закономерности культивирования гриба Вl. trispora, обеспечивающие максимальное накопление отдельных компонентов биолипидного комплекса:

максимальное накопление эргостерина отмечено на 65-й час совместной ферментации (+) и (—) штаммов, а максимальное накопление убихинонов — на 45-й час;

внесение в среду культивирования сквалена оказывает поло­жительное влияние на накопление убихинонов и эргостерина, в этом случае возможно получение биомассы с содержанием убихи­нонов 3,48 мг/г и эргостерина около 2 %;

для получения стабильных водных растворов возможно использование смеси с содержанием убихинонов 40 %.

По сравнению с наиболее известными ранее разработанными схемами получения комплекса биологически активных веществ в технологическую схему внесены некоторые изменения, так, предложено:

проведение процесса экстракции при температуре 55 *С в три ступени, на первой и второй ступенях использование в качестве экстрагента ацетона, на третьей — этанола при соотношении био

масса: экстрагент 1:3,5; 1:2,0 и 1:1,5 на первой, второй и третьей ступенях соответственно. Время экстракции ацетоном — не более 30 мин, этанолом — 65 мин;

использование на стадии кристаллизации b-каротина ацетона в качестве растворителя, проведение процесса при 55*С в течение 18 ч при соотношении липиды: ацетон — 1:3, а процесса пере­кристаллизации — в этаноле при 20*С и соотношении кристаллы: этанол 1:4;

использование на стадии выделения фосфолипидов соотношения липиды: ацетон —1:5, проведение процесса в течение 20 мин при 10 *С;

использование на стадии омыления при 67 *С в течение 50 мин в качестве среды смеси нейтральные липиды. ацетон: вода: гидроксид калия в соотношении 1:4,35:1,37:0,88;

использование гексана на стадии экстракции неомыляемой фракции в качестве экстрагента, проведение экстракции в три ступени с соотношением фаз нейтральные липиды: ацетон: вода: гексан — 1:5,1:4,9:3,5;

использование на стадии кристаллизации эргостерина из неомыляемой фракции гексана, проведение процесса кристаллизации при 20 °С и соотношении неомыляемая фракция: гексан 1:5. Проведение перед стадией кристаллизации дополнительной очистки неомыляемой фракции 10%-м раствором ацетона в гексане, позволяющей увеличить чистоту кристаллов;

использование на стадии кристаллизации убихинонов этанола при 20*С и концентрации убихинонов в этаноле 10%.

Разработанная технологическая схема позволяет получать из 100 кг сухой биомассы гриба Bl. trispora следующие продукты: b-каротин (2,5 кг), фосфолипиды (8,2 кг), жирные кислоты (36,2 кг), эргостерин (1,2 кг), суммарные убихиноны (0,5 кг). На основании частичной реализации предложенной технологической схемы в настоящее время выпускаются биологически активные добавки к пище «Липидовит» и «Кютенвит».